5.6.2 海底沙脊
陆架海底顺主水流方向延伸的沙质线状高地称为沙脊,是陆架上常见的大型沙质堆积底形(图5-12)。从经济资源考虑,陆架沙脊常是鱼类洄游的渔场,又是建筑材料的产沙场,近岸沙脊有护岸作用,老沙脊地层又可能是油气的储集层,但活动性沙脊会对海底工程的安全构成威胁,对于陆架沙脊的研究已成为近代海洋地质和海底工程领域关注的课题之一。
图5-12 南海北部湾区域典型海底沙脊(马小川,2013)
1)陆架沙脊形态特征
陆架沙脊多分布于30~50 m水深区域,这与冰消期古岸线沙质物丰富和古三角洲平原较为平缓有关。但有些沙脊分布区自30~50 m向下直到约100 m水深处,如东海的残留和埋藏沙脊群,与残留沙的丰度大和潮流主轴的垂直岸线分布有关。也有些沙脊向岸伸至滨面,连接滨面甚至脊顶水深接近破浪带,这可能与浪控沙脊或与区域特殊潮流动力有关。
沙脊尺度大小相差悬殊。沙脊的高度以高出周围海底为准(并非脊顶与槽底的水深差),通常5~20 m,最高如北海沙脊可达60 m,我国邻近海域沙脊一般15~20 m。沙脊宽度一般数百米至上千米,长度至数十千米,最长者我国弥港沙脊长120 km。
陆架沙脊形成发育的基本条件是丰富的沙质物源和较强的定向水流:
(1)沙质物丰富。丰富的物源是塑造沙脊的物质基础,有了沙才能在一定动力作用下塑造大型底形。陆架底沙丰富区大致分布于以下几个地区:
①海水淹没的古三角洲和冲积平原。这里松散物质多,地势平坦,在海水动力作用下容易形成沙脊。
②海侵前的古岸线附近。岸线上的海滩、沙坝、沿岸堤等都由沙质碎屑组成,在海水动力作用下容易塑造成沙质底形。
③陆架残留沉积区。那里分布大面积海侵前的沙质碎屑,可在现代水动力作用下塑造新沙脊或改造老沙脊。
(2)较强的定向流。较高的底流速和定向的往复流是塑造沙脊的动力基础。据对海南东方岸外的研究,80~90 cm/s的底流速利于沙脊的塑造,当流速太大,达到150 cm/s以上时,潮流将侵蚀海底,已形成的大、小底形均被侵蚀掉,而成为平床。
2)陆架沙脊成因类型
陆架沙脊按成因可分为如下类型:
(1)潮控沙脊(又称“潮流沙脊”)。我国近海该类型的沙脊较多,这主要是由于当地的往复型潮流流速较强所形成。该类沙脊由分选好的中细沙组成,脊沙粗槽沙细,长、宽之比较大,主水流与沙脊延伸方向逆时针夹角10°~20°,如我国海南岛东方岸外的沙脊。
(2)浪控沙脊。浪控沙脊由风暴浪流、风海流和波流运移沙质物而形成。沙脊由粗砂组成,分选不好,夹黏土、小砾和贝壳碎屑薄层,显示风暴浪的偶发性。浪控沙脊长/宽值较小,内部层理倾向两坡,如美国东岸马里兰的浪控沙脊。我国东海风暴浪流的强度也较大,但频率远不及潮流,故而常形成浪潮混合控沙脊。
(3)河口沙脊。河口沙脊是由强潮河口径流和涨落潮往复流塑造的沙脊。沙脊的延伸方向与主水流一致,沙脊长/宽比大小视河口开阔程度而定,通常小于潮控沙脊,由中细沙组成。我国较大的河口湾,如钱塘江河口湾,输沙少,现代沙脊较小,长江输沙多而无河口湾,沙脊也较短而粗,而长江古河口湾沙脊较多。
(4)残留和埋藏沙脊,即淹没的古岸线沙体(古沙坝、海滩、三角洲和古沙脊)或沉溺型沙脊。若物源丰富,海面上升慢,沙脊被淹没后可继续再发育沙脊;若物源贫乏,海面上升快,残留沙脊就变成埋藏沙脊。